DE565431C - Druckgaserzeugungsanlage - Google Patents

Description

Bei Druckluftanlagen, besonders solchen für Bauzwecke, wird höchste Ausnutzung verlangt.

Dieser Forderung entspricht die Maschine gemäß der Erfindung in jeder Weise. Dieselbe ermöglicht die Lieferung verschiedener Drücke bei verschiedenen Rauminhalten des Druckmittels, wobei jedoch das Druckmittel bei den niedrigen Drücken und großen RaumInhalten, zumal meist auch Heizwirkung erwünscht ist, nicht unbedingt reine Luft sein muß, sondern durch Auspuffgase, allenfalls auch Wasserdampf, ergänzt werden kann, indem die vom Verdichter erzeugte Druckluft als Spül- und Verbrennungsluft durch die Brennkraftmaschine gedrückt wird, worauf dieses heiße Luftabgasgemisch, durch einen Verdampfer (Heizrohrkessel) geleitet, das in der Maschine bereits vorgewärmte Kühlwasser verdampft.

Die gute Ausnutzung sowie gedrängte Bauart der Maschine verlangt ferner eine hohe Drehzahl bei möglichst geringer Gesamtzahl der Zylinder. Um dabei schwere Ausgleichsgewichte an den Kurbelarmen tunlichst zu vermeiden, ist in der Mitte der gemeinsamen Kurbelwelle eine Einzylinder- oder gleichläufige Zweizylinderbrennkraftmaschine und zu beiden Seiten derselben je ein Einzylinderverdichter angeordnet. Die Kolben der letzteren sind untereinander gleichläufig und in bezug auf den Kolben der Brennkraftmaschine, vornehmlich einer Zweitaktmaschine, gegenläufig. Besonders, wenn dieselbe ein Dieselmotor ist und die Verdichterzylinder die meist gebrauchten Drücke liefern sollen, übertrifft die Summe ihrer Kolbenflächen erheblich jene der Brennkraftmaschine. Die Verdichter vermögen daher der Brennkraftmaschine entweder aus ihren Kurbelgehäusen oder aus ihren Druckräumen bei gleichem Hub größere Mengen Spül- und Verbrennungsluft abzugeben, als die Brennkraftmaschine bloß aus dem eigenen Kurbelgehäuse beziehen könnte. Die Folge ist eine Erhöhung des Wirkungsgrades durch Steigerung der Sauerstoffmenge, daher auch Erhöhung der Antriebsleistung infolge Steigerung der verbrennbaren Brennstoffmenge. Die erhebliche Unterstützung der Wasserkühlung durch die unmittelbare Luftkühlung der geschmierten Lauffläche erleichtert allenfalls auch die Verdampfung des gesamten Kühlwassers, da eine entsprechend geringere Menge Kühlwasser benötigt wird. „

Die Anordnung zweier Luftzylinder, die auch mit verschiedenen Bohrungen ausgeführt werden können, ermöglicht deren zweistufige oder einstufige Verbindung durch Verdrehung eines Drehschiebers, dessen Zwischenstellung das Anwerfen durch Schaffung eines ständigen Luftpolsters im Verdichter erleichtert. Die beiden Betriebsstellungen ergeben die höchsten Drücke und Lieferung reiner Druckluft. Bei der einstufigen Verbindung wirkt der Zwischenkühler als Luftbehälter, welcher in diesem Fall, statt durch Wasser gekühlt zu werden, durch Auspuffgase geheizt werden

565 43i

kann, wodurch sich nebenbei der Rauminhalt des Druckmittels, daher unter Umständen auch der Betriebsdruck, erhöht. Die verschiedensten Arten der Heizung steigern die Brennstoffausnutzung wesentlich.

Abb. ι der beispielsweisen Ausführungsform veranschaulicht einen Maschinensatz, bestehend aus einer im Zweitakt arbeitenden Rohölglühkopfmaschine und beiderseits davon ίο auf demselben Kurbelgehäuse je einen Kolbenverdichter teils im Aufriß, teilweise im Schnitt. Abb. 2 zeigt einen Schnitt nach der gebrochenen Schnittebene x-y der Abb. 3, die den Grundriß wiedergibt.- Abb. 4 stellt in vergrößertem Maßstab und im Schnitt den unteren Teil des Verdampfungskühlers samt Rohrschlange dar, Abb. 5 in noch größerem Maßstab ebenfalls im Schnitt als Einzelheit die Führung des zu'verdampf enden Wassers ao längs der Rohrschlange und Abb. 6 im selben Maßstab im Längsschnitt die Bewegung der Auspuffgase in der Rohrschlange. Die Abb. 7, 8 und 9 zeigen in größerem Maßstab in schematischer Darstellung die Wirkungsweise des Hahnes 43. Der voll ausgezogene Kreis und die voll ausgezogenen Linien innerhalb desselben bedeuten den senkrechten Schnitt durch den Saugstutzen des Zylinders 2^b, der gestrichelte Kreis und die gestrichelten Linien darin den senkrechten Schnitt durch den in der Zylindermitte gelegenen Druckstutzen. Die strichpunktierten Linien bedeuten die Luftströmung im -Saugstutzen bzw. dessen Abzweigung 45, die punktierten Linien die Luftströmung im Druckstutzen bzw. dessen Abzweigung 44.

Auf dem Grundrahmen 1, an dessen Kufen die punktiert gezeichneten Räderpaare zwecks Fortbewegung auf Schienen angeschraubt werden können, befindet sich auf dem gemeinsamen, durch zwei Scheidewände in drei Abteile geteilten Kurbelgehäuse rechts der größere Luftverdichter 2^a, links der kleinere z^b und in der Mitte die Glühkopfmaschine 5. Die Steuerung der Glühkopfmaschine erfolgt bekanntlich durch den Arbeitskolben selbst, welcher noch vor Erreichung seiner unteren Totlage den Auspuffschlitz 10 etwas früher öffnet als den Einströmschlitz 7 für die Spülluft oder das brennbare Gemisch.

Die gemeinsameKurbelwelle trägt aniEnde das Schwungrad 4 sowie die als Kupplungsteil ausgebildete Riemenscheibe 3, wodurch der Maschinensatz befähigt ist, gegebenenfalls gleichzeitig mit der Druckluft entweder aus einer unmittelbar gekuppelten Dynamo elektrische Energie oder auch mechanische Energie zu liefern., was z. B. im Bauwesen in Metallwerkstätten und Gießereien meist notwendig ist. Kolben, Pleuelstangen, kurz die bewegten Massen beider Verdichter, sind gleich schwer und wiegen zusammen soviel wie die bewegten Massen des zwischen ihnen liegenden Ölmotors 5. Die Kurbelzapfen der Verdichter sind untereinander gleichlaufend und gegen jenen der Ölmaschine um i8o° versetzt.

Da der Krafthub der Brennkraftmaschine 5 mit dem Arbeitshub der Verdichter zeitlich zusammenfällt, ergibtsicheinleichtes Schwungrad. Es ist daher selbst-bei Verwendung einer einzylindrigen Brennkraftmaschine ein hohe Drehzahlen und leichte Fundamente gestattender Massenausgleich geschaffen, ohne daß es notwendig wäre, an den Kurbelarmen Ausgleichsgewichte anzubringen, die diesem Zweck obendrein nicht so vollkommen dienen. Der ruhige Lauf wird auch durch den erhöhten Spüldruck in den Kurbelgehäusen gefördert, indem die Kurbelarme durch Scheiben 30, 31 und 32 ersetzt sind, welche die in der Achsrichtung möglichst schmal gehaltenen Kurbelgehäuse beider Verdichter erheblich besser ausfüllen als die gebräuchlichen Gegengewichte, so daß der Liefergrad im Vergleich mit der üblichen Kurbelkammerspülung der Zweitaktkraftmaschine verbessert wird und im Kurbelgehäuse des letzteren demnach ein höheier Druck zustande kotomt, der geeignet ist, die Verbrennungsrückstand!? rasch auszuspülen. Bei den meist verwendeten Luftdrücken ist nämlich die Fläche dei Verdichterkolben erheblich größer als die Kolbenfläche der treibenden Brennkraftmaschine. Nebenbei wird die Spülluft durch die aus den Druckräumen über den Luftkolben infolge Undichtheit entweichende Luft vermehrt. Die Kurbelscheiben unterstützen überdies das Schwungmoment des Schwungrades und ergeben geringe Luft- und Ölreibungsverluste.

Das Ansaugen der Spülluft in die Kurbelgehäuse der Verdichter erfolgt durch die Saugventile 34 und 35 an den Stirnseiten des Kurbelgehäuses, das Ausstoßen in das Kurbelgehäuse der Ölmaschine durch die in den Trennungswänden angebrachten Druckventile 36 und 37. Letzteres kann, nebenbei als Luftbehälter dienend, deshalb auf Kosten der Kurbelgehäuse der benachbarten Verdichter vergrößert werden, weil hier der Gegendruck fast gänzlich fehlt, welcher die Rückausdehnung bei dem nachfolgenden Saughub, also die Minderung des Liefergrades bewirkt, da die Spülluft erst nach erfolgtem Auspuff in den Zylinder 5 eintritt, wo sie infolge des Beharrungsvermögens der ausgestoßenen Gase und deren Abkühlung sogar Unterdruck vorfindet. Zur Kühlung der geschmierten Fläche des Zylinders infolge der reichlichen Spülluftmenge tritt also noch die weitere Kühlung durch Ausdehnung der Luft hinzu. Dies ermöglicht entweder eine Verminderung der Kühlwasser-

menge oder eine Steigerung der Maschinenleistung. Der schädliche Raunvin den Kurbelgehäusen der Verdichter 2^a und 2^b muß dagegen klein sein, weil diese beiden Spülpumpen gegen einen ständig ansteigenden Druck im Kurbelgehäuse der Ölmaschine fördern müssen.

Die Flächen der Luftkolben sind untereinander so bemessen, daß die beiden Luftverdichter, durch den gebräuchlichen Zwischenkühler 38 verbunden, einen zweistufigen Verdichter ergeben. Der größere, in diesem Fall als Niederdruckzylinder arbeitende Zylinder 2^a weist rechts einen Saugstutzen 39 mit dem bekannten, beispielsweise gewichtsbelasteten Regler40 auf, welcher die Regelluft durch das Röhrchen 41 erhält und mit Hilfe üblicher Übertragungsgestänge auch zur Regelung der Brennstoffzufuhr herangezogen werden kann.

ao Der im Zylindermittel gelegene Druckstutzen 33 mündet ohne weiteres in den Zwischenkühler 38. Bei dem Hochdruckzylinder 2^b münden sowohl Saug- als auch Druckstutzen in den Zwischenkühler, sind aber durch das

as gemeinsame Gehäuse 42 des Hahnkückens 43 miteinander verbunden, welcher als doppelter Dreiweghahn mit zwei T-förmigen Bohrungen versehen zwangläufig und gleichzeitig den Durchgang sowohl durch den Saug- als auch durch den Druckstutzen beeinflußt (s. Abb. 7 bis 9). Bei Einstellung auf zweistufige Verdichtung ist gemäß Abb. 7 links der Saugstutzen an den Zwischenkühler 38 angeschlossen, während der im Zylindermittel gelegene Druckstutzen gegen den Zwischenkühler abgeschlossen, hingegen mit der seitlichen Abzweigung 44 verbunden ist, an welche entweder der samt seiner Konsole auf die andere Seite des Maschinensatzes umzustellende Verdampfungskühler 11 als gewöhnlicher Druckluftbehälter oder aber ein beliebiger anderer Druckluftbehälter angeschlossen ist. Im ersteren Fall wird an den Auspuffstutzen 14 der Verbrennungskraftmaschine 5 der normale Auspufftopf der ölmaschine angeschraubt, wobei der Maschinensatz nur reine Druckluft für den Antrieb der gangbaren Druckluftwerkzeuge liefert.

Wird der Hahn 43 um 90⁰ gedreht, so ist, wie Abb. 8 zeigt, der Druckstutzen mit dem Zwischenkühler 38 verbunden und die seitliche Abzweigung 44 des Druckstutzens abgesperrt, hingegen die Verbindung des Saugstutzens mit dem Zwischenkühler 38 unterbrochen und das Ansaugen der Außenluft durch die Abzweigung 45 des Saugstutzens freigegeben. Bei dieser Einstellung arbeiten die Zylinder 2" und 2* parallel (einstufig) und liefern eine große Luftmenge bei geringem Druck, etwa für eine Zementkanone, oder über den Kühler 38 durch das Rohr 46 als Spülluft in den Glühkopfmotor 5, wenn ein Gemisch aus Spülluft, Auspuffgasen und Wasserdampf für eine Druckgasmaschine (beispielsweise Ramme) geliefert werden soll. Der Dreiweghahn 47 verbindet den Zylinder der Glühkopfmaschine 5 entweder mit dem Kühler 38 oder gemäß der gezeichneten Stellung mit dem Kurbelgehäuse der Ölmaschine.

Bei einstufiger \^rerdichtung wird nun allerdings die vom kleineren Zylinder 2^& angesaugte Luft vom Druckregler 40 nicht mitgeregelt, doch kann diese weit geringere Menge gefahrlos durch das an dem Kühler 38 angebrachte Sicherheitsventil abströmen, zumal das Ansaugen des großenZylinders bei Drucküberschreitung vollkommen abgesperrt wird. Der Zwischenkühler 38 wird in diesem Fall Druckluftbehälter, welcher entweder mit Wasser gekühlt oder durch an dessen Stelle eingeleitete Auspuffgase geheizt werden kann, wenn z.B. das Betonieren bei Frost die Luftheizung der Arbeitsstelle verlangt. In diesem Fall wird am Behälter 38 an Stelle des Spülrohres 46 unmittelbar die Außenleitung angeschlossen.

Die Umstellvorrichtung für ein- oder mehrstufige Verdichtung erleichtert schließlich das Anwerfen der Verbrennungskraftmaschine von Hand und macht es auch bei größeren Maschinensätzen noch möglich. Wird nämlieh der Hahn 43 gemäß Abb. 9 nahe der Mittelstellung zwischen den Endstellungen für ein- oder zweistufige Verdichtung eingestellt, so ist der Druckstutzen des Niederdruckzylinders 2^a über den Zwischenkühler 38 und die seitliche Abzweigung 44 bei entsprechender Überdeckung des Hahnes 43 mit der Außenluft verbunden, ergibt also keine Gegenkraft, während der Hochdruckzylinder 2^b durch die Abzweigung 45 des Saugstutzens bei abgesperrtem Druckstutzen noch eine schmale Verbindung mit der Außenluft hat. Die Kurbelwelle kann nun zwischen der Verdichtung im Hochdruckzylinder 2^& und jener im Zylinder 5 der Brennkraftmaschine Pendelbewegungen bis etwa i8o° ausführen, welche den Maschinisten weniger ermüden als die Pendelbewegungen bis fast 360 ° bei einer selbständigen einzylindrigen Brennkraftmaschine.

Bei den üblichen Luftdrücken ist die Gesamtfläche der Verdichterkolben soviel mal größer als jene der Kolben der Brennkraftmaschine, daß aus den Kurbelgehäusen der ersteren viel mehr Luft geliefert wird, als für die vollkommene Spülung des Zylinders 5 notwendig ist. Es ist daher ohne merkliche Beeinträchtigung der Spülung, somit des Wirkungsgrades, zulässig, den Verdichter etwa für die halbe Antriebsleistung zu bemessen und die restliche Leistung für die Abgabe mechanischer Energie oder für den Antrieb einer Dynamo zu verwenden.

Die Verwertung der Abfallwärme durch von den Auspuffgasen geheizte Luftüberhitzer oder Dampfkessel ist bekannt. Der Wirkungsgrad ist jedoch wegen der ungünstigen Wärmeübertragung vom Auspuffgas auf die Metallwand (Heizrohr) gering. Noch ungünstiger gestaltet sich die Verwertung der Abfallwärme des Kühlwassers infolge des geringen Wärmegefälles bei verhältnismäßig großer ίο Wassermenge. Eine erheblich größere Menge der Abfallenergie kann dadurch verwertet werden, daß die Auspuffgase mit der an Menge bedeutend überlegenen, von einem Gebläse oder Verdichter geförderten und als Spülluft durch den Zylinder der Verbrennungskraftmaschine hindurchgeleiteten Luft vermengt und als Treibmittel in einer Druckgaskraitmaschine verwendet werden. Indem die solcherart überreichliche Spülluft die Zylinderwand im Gegensatz zur gebräuchlichen Wasserkühlung gerade dort kühlt, wo die hohe Verbrennungstemperatur dem Betrieb am gefährlichsten ist, nämlich an der geschmierten Innenfläche, vermindert sich die erforderliche Kühlwassermenge, also auch der auf dieselbe entfallende, schwerer verwertbare Anteil an Abfallwärme, und zwar bei geringem Gegendruck und entsprechend großem Überschuß an Spülluft so weit, daß dieses Kühlwasser mit Hilfe der Abfallwärme restlos verdampft und der Dampf allenfalls auch dem Gemisch aus Luft und Auspuffgas beigemengt werden kann.

Dies geschieht in einem besonderen Verdampfungskühler 11, in dem die Mischung der Auspuffgase mit der Spülluft und allenfalls auch dem Wasserdampf erfolgt. Hand in Hand damit geht, abgesehen von der vollkommeneren Spülung, eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades der den Verdichter treibenden Brennkraftmaschine vermöge des höheren Druckes und der höheren Temperatur, bei welcher der Kreisprozeß infolge des höheren Spüldruckes vor sich geht. Dieser Spüldruck kann jedoch niedriger sein als der Gegendruck der Druckgaskraftmaschine (z.B. Ramme oder Hammer), wenn die Massenträgheit der auspuffenden Gase dadurch unterstützt wird, daß letztere rasch und weitgehend abgekühlt werden. Der Vorgang ist ähnlich der Kondensation bei einer Dampfmaschine, ohne daß jedoch so beträchtliche Wärmemengen ungenutzt abgeleitet werden müßten.

An die Auspuftoffnung 10 ist mittels des Stutzens 14 gemäß Abb. 2 und 4 der Verdampfungskühler angeschlossen, bestehend aus einem ein- oder mehrteiligen Behälter 11, der beispielsweise durch den oberen Deckel 12 und den unteren Deckel 13 abgeschlossen ist. Das in den Behälter 11 hineinragende Ende des Auspufifstutzens 14 ist mit dem Scblangenrohr 15 verschraubt oder verschweißt, so daß ein einfacher Auspufftopf im ersten Falle durch Entfernen des Schlangenrohres geschaffen wird, während der Behälter 11 im zweiten Fall (Schweißverbindung) unter Beibehaltung des Schlangenrohres einen wassergekühlten, vollkommen schalldämpfenden Auspufftopf abgibt; beides, sofern auf die Verwertung der Abfallwärme verzichtet und reine Druckluft geliefert wird.

Arbeitet jedoch der Maschinensatz unter Heranziehung der Spülluft aus den Druckräumen des Verdichters 2 mit Verwertung der Abfallwärme, so wird zunächst der schädliche Raum im Zylinder der Ölmaschine 5 zur Vermeidung eines allzu hohen Verdichtungsdrukkes, etwa durch Unterlegen von Blechbeilagen unter den Flansch des Zylinders 5, vergrößert.

An der Innenseite des Schlangenrohres 15 (Abb. 2, 4 und S) befindet sich ein gleichfalls schraubenförmig gewundenes Metallband 16, das zusammen mit der Wandung des Schlangenrohres eine Rinne für das aus dem Kühlmantel des Zylinders 5 durch das Röhrchen 17 abfließende, durch Abfall wärme erwärmte Kühlwasser bildet. Diesem Wasser steht gemäß Abb. 5 zunächst als Heizfläche das rechte (innere) obere Viertel des Rohrumfanges zur Verfügung, ferner das rechte (innere) untere Viertel des Rohrumfanges, wenn das Metallband 16 an dem Schlangenrohr 15 entweder durch Punktschweißung befestigt ist oder bloß durch Federung anliegt, so daß das Kühlwasser durch den schmalen Spalt zwisehen beiden fein verteilt durchsickernd das innere untere Viertel des Rohrumfanges benetzt und, falls noch nicht gänzlich verdampft, als Tröpfchen 18 auf die trockene obere Fläche der darunter befindlichen Windung herabfällt, worauf es entweder dort restlos verdampft oder nach rechts in die Rinne zurückfließt, sofern es nicht durch den vorbeiströmenden Dampf auf das äußere obere Viertel des Rohrumfanges getrieben wird. Infolge der großen Heizfläche und feiner Verteilung des Wassers wird ein Mindestmaß an Wasser mitgerissen, also sehr trockener Dampf gewonnen, welcher an der äußeren, nur teilweise benetzten Fläche des Schlangenrohres getrocknet und allenfalls auch überhitzt wird. Neigt das Wasser zur Bildung von Kesselstein, ist der Punktschweißung das bloß federnde Anliegen des Metallbandes nach Abb. 4 und 5 vorzuziehen. Das Metallband, welches im entspannten Zustand mit etwas kleinerem Windungsabstand und größerem Windungsdurchmesser hergestellt ist als das Schlangenrohr 15, schmiegt sich nämlich nach außen hin federnd an dieses an und ruht, da es an seinem unteren Ende fest mit dem Schiangenrohr verbunden ist, gleichfalls

565 4Bl

federnd mit seiner Unterkante auf der an dem Schlangenrohr angeschweißten oder mit ihm aus einem Stück, beispielsweise durch Überlappung (Abb. 5), hergestellten Lamelle (Stufe) 19 auf. Das untere Ende des Metallbandes 16 kann auch durch ein Gewicht oder eine besondere Feder nach abwärts gezogen und auf diese Weise an einem am Schlangenrohr angebrachten Anschlag zum Anliegen gebracht werden.

Um auch jenem Fall, in dem zwischen dem Metallband 16 und dem Schlangenrohr sowie der Lamelle 19 stellenweise nicht genügend Wasser durchsickert, Rechnung zu tragen, erhält das Metallband eine Reihe enger Bohrungen 20, durch welche das Wasser gleichfalls durchfließen kann. Hierdurch wird auch ein Teil der Innenfläche des Metallbandes als Heizfläche herangezogen. An jenen Stellen, an denen infolge ungenauen Passens des Metallbandes am Schlangenrohr ohnedies genügend Wasser durchsickert, können die Bohrungen 20 durch Metallpfropfen verschlossen werden, um eine möglichst gleichmäßige Benetzung der unteren Fläche des Schlangenrohres zu erreichen. Die Lamelle 19 hat deshalb einen sich nach unten tangential an den Kreisquerschnitt des Rohres 15 anschmiegenden, ungefähr dreieckigen Querschnitt, damit die aus dem Spalt oder aus den Bohrungen 20 austretenden Wassertröpfchen 21 nicht gleich von der Lamelle 19 herabfallen, sondern längs des L^mfanges des Rohres herabfließen. Die beschriebene Anordnung ermöglicht die rasche Lösung des Metallbandes 16 vom Schlangenrohr, somit die bequeme Reinigung beider vom Kesselstein.

Das Schlangenrohr 15 ist bei der beispielsweise dargestellten Ausführungsform durch ein nach außen öffnendes Rückschlagventil abgeschlossen. Dieses besteht aus dem Gehäuse 22, in dessen obere Öffnung das untere Ende des Schlangenrohres 15, versehen mit einem stützenden Bund 23, lose eingesteckt ist. Eine am Boden dieses Gehäuses abgestützte Feder 24 drückt die Ventilplatte 25 ständig auf die Rohrmündung. Das Gehäuse 22 besitzt seitliche Öffnungen, durch welche der den Behälter 11 erfüllende, die Druck-Schwankungen ausgleichende Dampf zu dem Gemisch aus Spülluft und Auspuffgas hinzutritt, sich an denselben überhitzt, um gemeinsam durch das Rohr 26 einer für Druckgasbetrieb geeigneten Maschine (Dampfmaschine, Turbine, Ramme oder Hammer) zugeführt zu werden. Die reichliche Federung des bloß lose eingesteckten Schlangenrohres vermeidet vollkommen sämtliche Schwierigkeiten, die sich sonst bei Heizrohren infolge mangelhafter Abdichtung bei Wärmeausdehnung ergeben.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende.

Wie in Abb. 2 ersichtlich, wird bei Abwärtsbewegung des Kolbens 6 zuerst die Auspufföffnung 10 freigegeben, die Auspuffgase strömen in das Schlangenrohr 15 und stoßen das darin zurückgebliebene Gas-Luft-Gemisch durch das Ventil 22 aus. Die heißen Auspuffgase werden nun beim Durchströmen des Schlangenrohres 15 durch die bloß auf die innenliegenden Flächen wirkende Wasserkühlung im Verein mit der Fliehkraftwirkung der schraubenförmigen Strömungsbahn äußerst rasch abgekühlt, indem die kälteren Gasteilchen gemäß Abb. 6 nach außen streben und von dort wärmere Gasteilchen gegen die kühlende innere Fläche drängen, um, an der Außenfläche erwärmt, selbst wieder von kälteren Teilchen gegen den Innenumfang der Schraubenbahn gedrängt zu werden, so daß zur üblichen Wirbelbildung noch eine ungefähr nach der strichpunktierten Schlangenlinie verlaufende Gasbewegung hinzutritt. Der Rauminhalt des Schlangenrohres soll mindestens zwei- bis dreimal so groß sein als der Rauminhalt des Zylinders 5. Die lichte Weite muß am Anfang mindestens gleich sein jener des Auspuff Stutzens und der Windungsdurchmesser möglichst groß, damit die Trag- heitswirkung der durch das Schlangenrohr ausgestoßenen Gassäule zusammen mit der raschen Abkühlung im Zylinder 5 einen Unterdruck gegenüber dem Druck im Behälter 11 und gegenüber dem Gegendruck der angetriebenen Druckgaskraftmaschine (Ramme) erzeugen kann.

Ist die Drehzahl der Brennkraftmaschine 5 hoch und das Schlangenrohr 15 genügend lang, so kann das Rückschlagventil 25 entfallen, weil die Auspuffgase in der kurzen Zeit, die von der Freigabe der Auspufföffnung 10 bis zum Abschluß der Einströmöffnung 7 verstreicht, von dem Gegendruck nur um einen Bruchteil der Länge des Schlangenrohres zurückgedrängt werden können und sich überdies bei dieser rückläufigen Bewegung weiter abkühlen, also zusammenziehen. Das Rückströmen der Auspuffgase läßt sich unter Ausnutzung der Schwingungserscheinungen der Gassäule im Schlangenrohr 15 durch entsprechende Bemessung dieses Rohres unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Maschine weiter verzögern. Die den Auspuffgasen unmittelbar nachströmende Spülluft erwärmt sich an den heißen Wänden des Zylinders 5 und des Schlangenrohres, dehnt sich aus und nimmt teilweise den von den Auspuffgasen vorher eingenommenen Raum ein. Die Auspuffgase übertragen demnach ihre Wärme bereits vor der Mischung teils unmittelbar an die abwechselnd mit ihnen durch das

Schlangenrohr 15 strömende Luft, teils mittelbar durch die Rohrwand hindurch an das Kühlwasser und den Dampf.

Die in vorliegender Ausführungsform veranschaulichte, im Zweitakt arbeitende Ölkraftmaschine mit Glühkopfzündung, bei welcher der Arbeitskolben nahe seinem unteren Totpunkt die Eintritts- und Auspuffschlitze steuert, eignet sich für die beschriebene Art der Abwärmeverwertung nicht bloß wegen der Billigkeit und Einfachheit, sondern auch deshalb, weil der Kolben nicht wie bei freiem Auspuff bloß bis zur Oberkante der Auspuff-. öffnung, sondern durch den Druck der Spül-■ 15 luft bis in die untere Totlage getrieben wird, von wo aus bis zum Abschluß der Einströmschlitze allerdings eine geringe Hemmung zu überwinden ist. Immerhin ist fast die gesamte mechanische Arbeit der Brennkraftmaschine für den Antrieb des Verdichters und darüber hinaus infolge der vorbeschriebenen Saugwirkung der Auspuffgase auch noch für Abgabe nach außen verfügbar, gleich wie die Arbeit der gespeisten Druckmaschine. «5 Erstere erfüllt überdies die Aufgabe, die bei der Gasturbine dem Gemischerzeuger und Verbrennungsraum zufällt, wobei aber zum Unterschied von der letzteren die im Kühlwasser enthaltene Wärme ausgenutzt wird. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Maschinensatz, welcher mechanische Arbeit und wahlweise reine Druckluft oder gemischtes Treibgas für eine gesonderte Druckgaskraftmaschine (Ramme, Hammer) liefert, wozu ein besonderer Speicherbehälter ι r notwendig ist. In Fällen, in denen es sich jedoch lediglich um Abgabe mechanischer Arbeit bei höchstmöglicher Brennstoffausnutzung handelt, wird die Brennkraftmaschine zweckmäßig mit der nach Bedarf umsteuerbaren Druckgaskraftmaschine gekuppelt und das Schlangenrohr 15 zweckmäßig um den Zylinder der letzteren angeordnet, so daß der Behälter 11 dessen wärmeisolierenden Heizmantel bildet. Hierdurch wird eine ähnliche Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades erreicht wie bei jenen Lokomobilen, bei welchen der Zylinder im Dampfdom des Kessels eingebaut ist. Bei dieser Anordnung ist es vorteilhaft, den Mantel 11 des Behälters unter den unteren Zylinderdeckel der von der Verbrennungskraftmaschine gespeisten Druckgaskraftmaschine zu verlängern und in diesem Raum an der Kolbenstange einen zweiten Kolben anzubringen, wodurch eine Spülpumpe entsteht. Die Kurbelwelle des Maschinensatzes ist aus Wellenstummeln, Kurbelzapfen und Kurbelscheiben zusammengesetzt, welch letztere den schädlichen Raum im Kurbelgehäuse verkleinern, die Luft- sowie Ölreibung vermindern und das Beharrungsvermögen des Schwungrades unterstützen, welch letzteres ohnedies durch das zeitliche Zusammenfallen des Krafthubes mit dem Arbeitshub leichter bemessen werden kann. Überdies sind abgenutzte Teile der Kurbelwelle austauschbar. Die Verbindung der Luftzylinder mit dem Zwischenkühler 38 durch drei Stutzen erhöht die Festigkeit.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Druckgaserzeugungsanlage, bestehend aus einer Brennkraftmaschine und einem je nach Bedarf an großem Rauminhalt oder höherem Druck gegebenenfalls einstufig oder zweistufig schaltbaren Zweizylinderkolbenverdichter, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine ihre Spül- und Verbrennungsluft, solange nur reine Druckluft erzeugt wird, aus dem Kurbelgehäuse der Verdichter, bei Bedarf einer größeren Menge an Druckgas von niedrigerem Druck, als sich bei Parallelschaltung der beiden Luftzylinder ergibt, aus den Druckräumen der Verdichter erhält und im letzteren Ealle ein Abgas-Luft-Gemisch liefert, dem gegebenenfalls noch der durch die Wärme dieses Gemisches in einem Verdampfer aus dem Kühlwasser der Maschinen erzeugte Dampf beigemischt werden kann.

2. Druckgaserzeugungsanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verdichter (2°, 2^b) zu beiden Seiten der Einzylinder (oder gleichläufigen Mehrzylinder-) Zweitaktbrennkraftmaschine (5) angeordnet sind, mit dieser (5) ein gemeinsames Kurbelgehäuse und eine gemeinsame Kurbelwelle besitzen und die untereinander gleichläufigen Kurbeln der Verdichter {2P-, 2^&) zu der Kurbel der Brennkraftmaschine (5) um i8o° versetzt sind.

3. Druckgaserzeugungsanlage nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ein- oder zweistufige Verbindung beider Verdichter durch einen Schieber (43) und die Umstellung der Brennkraftmaschine auf Kurbelkastenspülung oder Verdichterspülung durch einen Dreiweghahn (47) erfolgt.

4. Druckgaserzeugungsanlage nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (43) als kegeliger Drehschieber mit zwei Dreiwegkanälen ausgeführt ist, von denen der die Luft dem Zylinder (2^&) der zweiten Stufe zuführende Kanal entsprechend dem größeren Rauminhalt der eintretenden Luft näher der Grundfläche des Hahnkegels, hingegen der die Luft vom Zylinder zum Behälter

ableitende Kanal näher der Kegelspitze liegt.

5. Druckgaserzeugungsanlage nach den Ansprüchen 3 und 4, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung des Drehschiebers (43), daß außer der Stufenschaltung der Druckräume beider Verdichterzylinder auch eine Zwischenstellung möglich ist (Abb. 9), bei der der Saugstutzen eines der beiden Zylinder bei abgesperrtem Druckstutzen durch einen von dem Drehschieber frei gelassenen Spalt mit der Außenluft in Verbindung steht (45).

6. Druckgaserzeugungsanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (11), in welchem das von der Maschine vorgewärmte Kühlwasser durch das von der Brennkraftmaschine gelieferte Abgas-Luft-Gemisch verdampft wird, aus einem ein- oder mehrteiligen Behälter besteht, in dem ein Schlangenrohr eingebaut ist, welches von dem von der Brennkraftmaschine gelieferten Gas-Luft-Gemisch durchstömt, außen vom abfließenden Kühlwasser benetzt wird.

7. Druckgaserzeugungsanlage nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Schlangenrohres (15) durch ein Rückschlagventil (25) abgeschlossen ist, welches ein Rückströmen des Gemisches verhindert, wenn nach Beendigung des Auspuffs der Druck im Schlangenrohr (15) unter jenem im Behälter (11) gesunken ist.

8. Druckgaserzeugungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) des Rückschlagventils (25) in seinem Zylinderumfang Öffnungen aufweist, durch welche der am Schlangenrohr (15) gebildete Dampf zu dem Luft-Gas-Gemisch hinzutritt.

9. Druckgaserzeugungsanlage nach den Ansprüchen 1, 2 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des Schlangenrohres (15) ein gegebenenfalls mit Bohrungen (20) versehenes Metallband (16) federnd anliegend befestigt ist, das zusammen mit der Oberfläche des Schlangenrohres eine Rinne bildet, aus der das Wasser in feinen Abzweigungen durchsickert und verdampft.

10. Druckgaserzeugungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Schlangenrohr (15) längs dessen Innenumfanges eine nach unten zu in den Kreisumfang übergehende, nach oben eine waagerechte Stufe bildende Verbreiterung (19) angebracht ist, die dem mit dem Schlangenrohr lösbar verbundenen, sich mit sehr geringem Zwischenraum an das Schlangenrohr und die Stufe (19) federnd anlegenden Metallbund (16) als Auflage dient.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen